垃圾焚烧电厂焚烧炉-余热锅炉性能及NOx排放

为了掌握新建机组运行状况,探索烟气再循环对垃圾焚烧电厂污染物排放的影响,针对某垃圾处理量为500 t/d的垃圾焚烧电厂,现场测试省煤器出口烟气成分及炉内烟气温度,试验研究焚烧炉-余热锅炉性能,定量计算焚烧炉-余热锅炉效率及各项热损失,并根据试验测试结果,分析炉内NO_x生成的影响因素. 结果表明：在不同负荷下,机组总热损失中排烟热损失所占比例最大,其次为炉渣热损失,在试验范围内,烟气再循环量对焚烧炉-余热锅炉效率影响较小;烟气中氧气的体积分数及烟气再循环对NO_x排放影响显著,省煤器出口氧气的体积分数由4.52%增加到8.00%,NO_x质量浓度由209.54 mg/m³升高到307.30 mg/m³,增加46.65%;与烟气再循环系统停运相比,当烟气再循环阀门全开时,省煤器出口NO_x质量浓度由209.54 mg/m³降为126.15 mg/m³.     

垃圾焚烧炉排炉二次风配风的CFD优化模拟

为探究二次风配风对炉排炉中城市固体垃圾焚烧过程的影响,针对某750t/d垃圾焚烧炉排炉,采用数值模拟的方法对炉膛焚烧过程进行热态模拟,就下二次风投、停运,上二次风布置形式和上二次风风速3个因素进行优化分析.模拟结果显示,通过在炉拱下方增加下二次风能对炉膛前、后炉拱形成包覆作用,阻挡高温烟气冲刷,有利于改善炉拱区域的结渣问题;炉膛上二次风对冲布置或适当增大二次风风速(从45m/s增大至65m/s)均能有效促进烟气混合,提高炉膛烟气的充满度,改善温度分布的均匀性;上二次风对冲布置较错列布置能进一步提高烟气停留时间,降低炉膛出口的CO体积分数,从而提高燃烧效率.     

影响常规煤粉再燃效果的主要因素

在一台HG-410/9.8-YW15型锅炉上进行了常规细度煤粉再燃示范,研究了再燃燃料质量比、燃尽风率、炉膛出口氧气体积分数和磨煤机投运方式等运行参数对再燃效果的影响.采用常规煤粉再燃可在不影响锅炉蒸汽参数和锅炉效率的前提下大幅降低NOx排放.当再燃燃料质量比大于24%时,提高再燃燃料比例对于提高NOx脱除效率意义不大.提高燃尽风率可以明显降低锅炉NOx排放,同时飞灰可燃物质量分数变化很小.炉膛出口氧气体积分数不仅影响NOx排放水平,还是影响飞灰可燃物质量分数的关键因素;综合考虑两方面,氧气体积分数一般不宜低于2.9%.虽然三次风布置在主燃区,三次风量对NOx排放的影响仍十分明显,三次风量增大,NOx生成量显著提高.再燃技术方案在锅炉低负荷运行时仍能将NOx排放控制在较低水平.     

2093t/h四角切圆锅炉燃烧器的数值优化及改进研究

针对某2093 t/h四角切圆燃烧锅炉炉膛出口左右两侧烟温偏差过大、氮氧化物排放浓度偏高的问题,分析了产生烟温偏差的原因,根据计算结果对锅炉燃烧器提出了采用SOFA风反切圆消除残余旋转的改造措施,同时利用空气分级燃烧技术降低NOx的排放。改造后SOFA风率为25%工况下,对比分析了锅炉燃烧器改造前后额定工况下燃烧过程中炉膛温度场、特征组分分布及NOx排放和不同的SOFA风反切角度对炉膛出口烟温偏差的影响。结果表明,适宜的SOFA风反切角度可以有效地减小烟温偏差,空气分级燃烧能够降低主燃区的温度,以降低NOx生成,炉膛出口NOx排放浓度降幅为31.6%,以上结论可作为同类型机组设计和改造时参考。     

试析600MW超临界褐煤直流锅炉新型燃烧技术的应用

HG-1913/25.4-HMN型600MW超临界褐煤直流锅炉采用了墙式布置切圆燃烧方式、水平浓淡燃烧器和过热器拉开布置等新型燃烧技术.对于运行中存在的烟气偏差较大和易结焦的问题,可通过燃烧调整加以解决.即通过SOFA喷口水平摆动,实现SOFA区域的烟气和燃烧器区域的烟气旋转方向相反,来克服切圆燃烧偏差较大的问题,通过周界风、SOFA总风量等的调整,尽量降低一次风率,提高二次风率来防止锅炉结焦,从而保证锅炉的稳定运行.     

锅炉低NOx燃烧中的三次风运行优化

针对一台410 t/h乏气三次风、热风送粉的中储式燃煤锅炉,采用Fluent软件进行数值模拟,得到了炉内切圆和烟气中NOx气体质量浓度随炉膛高度的变化趋势.计算结果表明,高速喷入的三次风使炉内切圆在三次风喷口处缩小,同时引起当地炉膛截面上的NOx质量浓度增加.锅炉大修时,进行了低NOx燃烧技术改造的同时,进行了三次风系统改造,并就改造后三次风运行进行了优化试验.试验结果表明,磨煤机运行方式不同可造成NOx排放质量浓度相差63.8％,差值高达148 mg/m3.锅炉双磨运行时NOx排放随三次风量增加而略有增加.无磨运行工况的NOx排放最低,其次是单磨运行工况,双磨运行时NOx排放最高,且双磨运行时飞灰含碳量较高.B磨单磨运行是最佳运行方式,可使得NOx排放和飞灰含碳量处于较佳状态.     

烟气再循环对生物质炉排炉燃烧影响的数值模拟

针对生物质锅炉实际运行过程中常出现水冷壁腐蚀严重、屏式过热器积灰多和NO_x排放量高等问题,以一台某电厂额定蒸发量为130 t/h的生物质往复式水冷炉排炉为研究对象,提出二次风掺混再循环烟气燃烧的方法,采用计算流体力学（CFD）数值模拟技术对炉内燃烧过程进行热态模拟,旨在为锅炉的实际运行操作提供理论指导. 计算结果表明,采用烟气再循环可以增强炉膛上部气流扰动,改善炉内温度分布的均匀性,提高燃尽率,同时降低屏区火焰温度,减轻大屏积灰结渣风险;后墙下二次风掺混再循环烟气后,主燃区形成还原性气氛,温度下降,有效抑制热力型NO_x的生成.后墙下二次风掺混30%再循环烟气的工况炉内气流均匀饱满,高温烟气分布从炉膛深度中心向前、后墙两侧稳定下降,NO_x排放质量浓度相对于无再循环烟气时减少了32.1%.     

1000 MW燃煤锅炉低氮燃烧的数值模拟与分析

为了研究某1 000 MW燃煤锅炉低氮改造后的最佳配风方案,应用流体力学仿真软件对炉内温度、CO浓度等燃烧特性进行了数值模拟与分析。结果表明:对比4组不同二次风配风工况下炉内速度场、温度场以及组分场的分布信息,发现锅炉低氮燃烧适宜采用正宝塔式二次风配风方式;另外,通过分析不同燃尽风与附加风风率对锅炉燃烧效率与炉膛出口NO浓度的影响,发现燃尽风风率附加风风率均取15%左右时,炉膛出口NO浓度降低到200 mg/m~3以下,锅炉燃烧效率最优。数值模拟实验结果对锅炉低氮燃烧运行具有重要指导价值。     

深度空气分级条件下配风方式对炉内燃烧特性影响的数值模拟研究

借助数值模拟方法对四角切圆煤粉锅炉进行三维稳态数值模拟,观察其炉内燃烧过程,重点对比了在空气分级下不同配风方式对炉内空气流动和燃烧特性的影响。结果表明:底部配风量较多的正宝塔型、均等、缩腰型配风在炉膛底部形成较高切圆且温度较高,主燃区上部风量较小的正宝塔型和鼓腰型配风速度分布均匀,温度偏差较小,倒宝塔型和鼓腰型配风时出口NOx较其他3种配风方式要小。     

燃尽风率变化对电站锅炉NO_x排放特性影响的数值模拟

燃尽风率是决定燃尽风技术降低NOx排放量的关键因素.对一300 MW机组四角切圆锅炉炉内煤粉燃烧过程进行了不同燃尽风率条件下的数值模拟.分析研究了燃尽风率对炉内温度、O2、CO浓度分布、 NOx排放特性和飞灰含碳的影响规律.分析结果表明:随着燃尽风率的增加,炉内温度水平会降低,在煤粉燃烧区域氧浓度降低,CO浓度升高,炉内NOx浓度明显下降,炉膛出口NOx排放量线性降低;在燃尽风率为5.5%到8.5%之间时,燃尽风率增大飞灰含碳量降低,当燃尽风率增大到8.5%以上时会引起飞灰含碳量的升高.     

三次风反切解决高温对流受热面温度偏差的试验研究

某电厂200MW机组的冷、热态试验结果表明:高温对流受热面的烟气温度偏差是由速度偏差引起的,而水平烟道中的烟速不均是由于炉膛出口的残余扭转引起的,消除和削弱炉膛出口的残余扭转就应使炉内气流的旋转强度减弱。因此,在冷态模化试验台上进行了三次风反切的试验研究,结果发现:通过三次风反切,能够削弱炉膛出口的扭转残余,在水平烟道中形成一个较为均匀的速度分布,且对炉内空气动力结构无明显影响,这对机组的安全经济运行起促进作用。     

混烧锅炉富氧燃烧的数值模拟

富氧燃烧会对煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧特性产生重要影响。以130 t/h煤粉和高炉煤气混烧锅炉为研究对象,采用Fluent流体力学软件,对助燃气体（O_2/N_2）在3种不同氧气体积百分数（21%,23%,27%）工况下煤粉和高炉煤气混烧锅炉炉内的燃烧过程进行数值模拟。模拟得到3种工况下：炉内的温度场分布,烟气流场特性,火焰长度。模拟结果表明：随着氧气浓度的增加,燃料着火速度更快,燃烧更稳定,出口烟温逐渐降低,炉内烟气流速逐渐减少,强化了炉内传热效果,提高了锅炉热效率。     

旋转滑动弧等离子体固氮的物理特性

采用旋转滑动弧等离子体（RGA）进行固氮实验研究. 为了考察在N₂/O₂气氛下放电的物理特性,利用光谱仪、高速摄影仪、示波器等进行研究,考察放电参数、气体体积流量对于氮气的振动温度、氮气的转动温度和电弧特性的影响,以及以上因素对于RGA固氮效果的综合影响. 实验结果表明,放电过程可以生产大量NO_x气体,通过光谱检测可以清晰观测到NO的γ带系、氮气第二正带系和氮气离子第一负带系. 增加放电的氧气体积分数,氮气的振动温度将升高,并伴随着固氮产出的提高;在一定范围内（10%~40%）,氧气体积分数提升在提升固氮效果的同时,对放电稳定性有不利影响. 综合分析表明,接近空气的放电气氛（氧气体积分数为20%）或直接采用空气放电,能够实现旋转滑动弧等离子体放电固氮的最佳效果.     

太阳能在煤粉锅炉上的应用

通过对煤粉锅炉炉膛内的燃烧、传热过程进行数值计算研究,预测了不同空气温度下炉膛内的温度分布和污染物体积分数分布。结果表明,在达到工业生产要求的炉内温度时,二、三次风使用高温空气,可降低总空气量和煤粉消耗量,同时还可减少污染物的生成量,达到节能减排的目的;随着空气温度的升高,炉膛内同一截面的温度更加趋于均匀,这样水冷壁各管吸热均匀,有利于锅炉水循环的稳定性,有利于煤粉锅炉应用高温低氧燃烧技术。为了实现空气高温,可在锅炉尾部增设太阳能空气加热器,利用太阳能辅助烟气余热将二、三次风加热到873K以上。     

四角切圆锅炉冷态空气动力场流动特性的实验研究

以某电厂 30 0MW ,10 2 5t/h锅炉为模型 ,针对水平烟道的烟温偏差问题 ,进行了锅炉整体冷模试验 ,对炉膛上部、水平烟道及转向室处烟气的流动进行模拟 ,明确了水平烟道内引起烟温偏差的烟气速度场偏置的具体情况及尾部烟道气流分布的特性 .     

W火焰锅炉炉内三维流场和颗粒运动轨迹的数值模拟

W火焰锅炉具有独特的炉膛和烟气流动结构,适用于低挥发份劣质煤发电,炉膛配风和煤粉颗粒对W火焰锅炉形成良好的炉内燃烧和保证安全高效洁净燃烧影响显著.针对300 MW W火焰锅炉,采用RNGk~ε和DPM模型数值研究了不同工况下W火焰锅炉炉内三维流场和煤粉颗粒运动轨迹,分析了炉膛配风和煤粉粒径对流场特性的影响.研究表明:配风对流场对称性影响很大,不合理的配风可导致火焰"短路"和气流冲刷冷灰斗.炉膛折焰角结构决定了对称的配风形成非对称流场,但增加前墙配风速度可有效平衡折焰角效应.当前后墙配风比为1.05时流场对称性最佳.下炉膛冷灰斗区双旋涡流动结构可增强煤粉气流热质交换,增加煤粉停留时间,有利于煤粉燃尽.随粒径增大,煤粉深入下炉膛平均深度越大,煤粉在燃烧炉膛内停留时间先增大后减小,存在最佳煤粉粒径.研究结果对大容量W火焰锅炉设计和燃烧调整有意义.     

600MW四角切圆燃烧锅炉炉内过程的数值模拟

采用计算流体力学软件Fluent,选择合理的数学模型,对600MW切圆燃烧锅炉炉内的流动、传热及燃烧进行了数值模拟。在炉内数值模拟过程中,气相湍流流动采用可实现的k—ε双方程模型,对控制方程的求解采用SIMPLEC算法。计算结果表明：炉内最高温度出现在燃烧器区域;整个炉膛空间存在旋转流场,炉膛出口仍有残余旋转存在;烟温偏差成因于炉膛出口的残余旋转;二次风反切在一定程度上能有效地削弱炉膛出口的残余旋转,从而降低水平烟道的烟温偏差。